JPH06177067A

JPH06177067A - 半導体集積回路装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06177067A
Application number: JP32512692A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakamura; 弘幸中村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】拡散層上に高融点金属シリサイド層を有する半
導体集積回路装置の製造工程において、高融点金属層に
吸収された不純物を補足し、低抵抗の不純物拡散層を形
成する。【構成】第１の不純物拡散層１０ａを形成した後、チタ
ン膜をスパッタリングにより形成し、７００℃のＲＴＡ
処理によりチタンシリサイド層１４を形成する。ひきつ
づき、ボロンをイオン注入し、再度ＲＴＡ処理を行い第
２の不純物拡散層１９を形成する。本発明により、拡散
層上の不純物濃度の低下が抑制され、低抵抗の拡散層が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造方法に関し、特に不純物拡散層上に高融点金属シリ
サイド層を有する半導体集積回路装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、不純物拡散層上に高融点金属シリ
サイド層を有する半導体集積回路装置の製造方法として
は、高融点金属シリサイド層を形成した後にイオン注入
を行なって不純物拡散層を形成する方法と、逆に、不純
物拡散層を形成した後に高融点金属シリサイド層を形成
する方法とが提案されている。前者においてはイオン注
入時に高融点金属原子がノックオンされて半導体基板に
入り、最結合中心となって漏れ電流が多くなる。不純物
拡散層による接合を深いところに設ければこの漏れ電流
は少なくできるが、半導体装置の高速化傾向と相容れな
い。

【０００３】後者については、次のような工程が一般的
に採用されている。

【０００４】図５（ａ）に示すように、Ｎ型シリコン基
板１の表面にフィールド酸化膜２を形成して区画された
活性領域にはゲート酸化膜３を形成し、ポリシリコン膜
４およびタングステンシリサイド膜５を順次に堆積しパ
ターニングすることによってゲート電極６を形成する。
次に、ボロンイオンを注入して低濃度イオン注入層７を
形成した後に、ゲート電極６の側壁に酸化シリコン膜な
どのスペーサ８を形成し、全面に厚さ３０ナノメータの
酸化シリコン膜９を化学気相成長法により形成する。次
に、イオン注入法により、３０〜７０ｋｅＶのエネルギ
ーにてドーズ量１０¹⁵〜１０¹⁶〜ｃｍ^-2の二フッ化ボロ
ンイオンを注入して高濃度イオン注入層１０を形成す
る。次に、８００〜９００℃の窒素雰囲気中において、
１０分間程度の熱処理を行い、注入されたイオンの活性
化を行い、図５（ｂ）に示すように、低濃度不純物拡散
層７ａおよび高濃度不純物拡散層１０ａを形成する。

【０００５】ひきつづき、図６（ａ）に示すように、少
くとも、高融点金属シリサイド層を設ける高濃度不純物
拡散層１０ａ上を含む領域に開孔１１を設け、シリコン
基板を露出させる。そして、スパッタリング法により、
全面に厚さ３０〜１００ナノメータのチタン膜１２を形
成した後、６００〜７００℃の窒素雰囲気中において、
３０秒の短時間アニール（ＲＴＡ）処理を行い、チタン
膜とシリコン基板が直接接する部分にシリサイド化反応
によるチタンシリサイド層１４を形成する。ひき続き、
アンモニアと過酸化水素から成るエッチング液を用いた
エッチングにより酸化シリコン膜８，９上、タングステ
ンシリサイド膜５上およびチタンシリサイド層１４上に
残った未反応チタン膜１２層を除去した後、８００℃の
窒素雰囲気中において、ＲＴＡ処理を行い、チタンシリ
サイド層１４の低抵抗化を図る。なお、チタンシリサイ
ド層１４の形成工程で高濃度不純物拡散層１０ａからボ
ロン原子がチタンシリサイド層１４に吸収された低濃度
層１３ができる。

【０００６】その後、図６（ｂ）に示すように、厚さ５
００ナノメータのＢＰＳＧ膜を形成した後、８５０℃の
窒素雰囲気中で熱処理を行い、層間絶縁膜１５を形成す
る。そして、所定の位置に開孔を設けスパッタリング法
によりアルミニウム膜などを形成し、パターニングして
配線１７−１，１７−２を形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した、従来の半導
体集積回路装置の製造方法における、チタンシリサイド
層の形成方法においては、不純物拡散層の形成されたシ
リコン層と、チタンの化学反応によりチタンシリサイド
層が形成されるため、反応時に、シリコン基板中に形成
されていた不純物拡散層中のボロン原子がチタンシリサ
イド層に吸収され、ボロンの実効濃度が低下する。結果
として、拡散層上に設けられたコンタクト部分におい
て、非オーミックな特性が生ずる。また、トランジスタ
特性に寄生抵抗が現れ、オン電流の低下などの問題も生
ずる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置の製造方法は、半導体シリコン基板の表面部の第１
導電型領域に選択的に第１の第２導電型不純物イオンを
注入し、第１の熱処理を行なって不純物拡散層を形成す
る第１工程と、前記不純物拡散層に高融点金属膜を被着
する工程と、第２の熱処理を行なって高融点金属シリサ
イド層を形成し前記高融点金属膜のうちシリサイド化さ
れないで残っている部分を除去する第２工程と、前記第
２工程の前または後に第２の第２導電型不純物イオンを
前記不純物拡散層に注入する第３工程と、第３の熱処理
を行なう工程とを含むというものである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例につき、図面を参照し
て説明する。図１（ａ），（ｂ）、図２（ａ），（ｂ）
は、本発明の第１の実施例の説明のための工程順断面図
である。

【００１０】図５（ａ），（ｂ）および図６（ａ）を参
照して説明した従来例で未反応のチタン層１２を除去し
た後に第２の不純物イオンとして、ボロンイオンを１５
〜３０ｋｅＶのエネルギーにて注入して、図１（ａ）に
示すように、低濃度層１３にボロンイオン注入層１８を
形成する。ドーズ量は１×１０¹⁴ｃｍ^-2程度が望まし
い、ひきつづき、８００〜８５０℃の窒素雰囲気中にお
いて第２のＲＴＡ処理を行い、チタンシリサイド層１４
の低抵抗化並びに、第２のイオン注入により注入された
ボロン原子の活性化を行い、図１（ｂ）に示すように、
第２の高濃度不純物層１９を形成する。

【００１１】その後、気相化学成長法により、図２
（ａ）に示すように、厚さ５００ナノメータのＢＰＳＧ
膜を形成した後、８５０℃の窒素雰囲気中において３０
分間の熱処理を行い、ＢＰＳＧ膜のリフローを行ない、
層間絶縁膜１５を形成する。さらに、ホトレジストを塗
布した後、ホトリソグラフィ技術により、図２（ｂ）に
示すように、チタンシリサイド層１４上に開孔を設け、
ＨＦ系のエッチング液および、ＣＦ₄系のガスプラズマ
によるエッチングを順次に行なうことにより基板に達す
る開孔１６を設ける。ひきつづき、スパッタリング法に
よりアルミニウム膜などを形成し、ホトリソグラフィ技
術と、Ｃｌ系ガスプラズマ中におけるエッチングにより
配線１７−１，１７−２を形成する。

【００１２】本実施例によれば、第１の高濃度不純物拡
散層１０ａ上にチタンシリサイド層１４が形成された
後、第２のイオン注入により再度ボロンを注入するた
め、チタンシリサイド層形成時に、このチタンシリサイ
ド層にとり込まれたボロン濃度が補足され、高い拡散層
濃度が得られる。また、第２のボロン注入を行った後に
第２のＲＴＡ処理を行うことにより、第２のボロン注入
により注入されたボロン原子の活性化が同時に行われ
る。

【００１３】次に、本発明の第２の実施例について、説
明する。第２の実施例は、第２のボロン注入を、１５ｋ
ｅＶおよび３０ｋｅＶのエネルギーにおいて、２度行う
ことを除いて第１の実施例と同一の内容を持つ。

【００１４】本実施例は、次のような工程手順から成
る。まず、図３（ａ）に示すように、第１の実施例と同
様の方法により、第１の不純物拡散層１０ａと、チタン
シリサイド層１４を形成する。そして、未反応チタン層
を除去した後、第２のイオン注入として、例えばボロン
イオンを１５ｋｅＶのエネルギーにて１×１０¹⁴ｃｍ^-2
の注入を行ない第１のボロンイオン注入層２０を形成
し、次に第２のイオン注入として３０ｋｅＶのエネルギ
ーにて５×１０¹³ｃｍ^-2の注入を、図３（ｂ）に示すよ
うに注入角度３０°にて行ない、第２のボロンイオン注
入層２１を形成する。その後、８００〜８５０℃の窒素
雰囲気中にて第２のＲＴＡ処理を行い、チタンシリサイ
ド層１４の低抵抗化、並びに第２，第３のイオン注入に
より注入されたボロン原子の活性化を行い、図３（ｃ）
に示すように、第２の高濃度不純物拡散層１３および第
３の高濃度不純物拡散層２２を形成する。本実施例によ
れば、第３の高濃度不純物拡散層２２が、浅い濃度ピー
クと深い濃度ピークを有するため、第１の実施例に比較
して第２のＲＴＡ処理やその後の８００℃を超える様な
高温の熱処理を行った際にもタングステンシリサイド層
中へボロンが取り込まれて不純物濃度の低い拡散層が形
成されるのが一層抑制される。

【００１５】さらに、本発明の第３の実施例について説
明する。第３の実施例は、スパッタリング法により形成
されたチタン膜に、あらかじめ第２の不純物注入を行っ
た後にチタンシリサイド層を形成するという点を除い
て、第１の実施例と同一の内容を持つ。次に本実施例の
工程手順につき以下に説明する。

【００１６】まず、従来例と同様に、図４（ａ）に示す
ように、第１の高濃度不純物拡散層１０ａを形成する。
そして、少くとも、チタンシリサイド層を設ける不純物
拡散層を含む領域に開孔１１を設け、シリコン基板を露
出させる。そして、スパッタリング法により、全面に厚
さ３０〜１００ナノメータのチタン膜１２を形成する。
その後、第２の不純物注入としてボロンを１５ｋｅＶ，
１×１０¹⁵ｃｍ^-2なる条件にて注入を行う。これにより
ボロンが注入されたチタン層およびボロンイオン注入層
１８ａが形成される。そして、６００〜７００℃の窒素
雰囲気中において３０秒の第１のＲＴＡ処理を行い、図
４（ｂ）に示すように、シリコン基板上にのみチタンシ
リサイド層１４ａを形成する。そして、アンモニアと過
酸化水素から成るエッチング液を用いたエッチングによ
り未反応チタン膜を除去した後、８００〜８５０℃の窒
素雰囲気中において第２のＲＴＡ処理を行い、チタンシ
リサイド層の低抵抗化ならびにボロン原子の活性化を行
ない、第２の高濃度不純物拡散層１９ａを形成する。

【００１７】本実施例によれば、スパッタリング法によ
り、形成されたチタン層にあらかじめ不純物としてボロ
ンが注入されているためチタンシリサイド層形成時、並
びにその後に行われる８００℃以上の熱処理時において
も、不純物拡散層中からチタンの珪化物層中へ取り込ま
れるボロンの濃度が抑制され、低い拡散層抵抗が維持さ
れる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は高融点金
属膜を形成してから、シリサイド化する前または後に、
第２の不純物イオン注入を行うため、シリサイド化によ
る不純物拡散層の不純物濃度の低下が抑制または補足さ
れ、低抵抗の拡散層が得られる。従って良好なオーミッ
ク接触が得られ、トランジスタの寄生抵抗の増大が回避
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明のため（ａ），
（ｂ）に分図して示す工程順断面図である。

【図２】図１（ａ）に対応する工程の次工程の説明のた
め（ａ），（ｂ）に分図して示す工程順断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の説明のため（ａ）〜
（ｃ）に分図して示す工程順断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の説明のため（ａ），
（ｂ）に分図して示す工程順断面図である。

【図５】従来例の説明のため（ａ），（ｂ）に分図して
示す工程順断面図である。

【図６】図５に対応する工程の次工程の説明のため
（ａ），（ｂ）に分図して示す工程順断面図である。

【符号の説明】

１Ｎ型シリコン基板２フィールド酸化膜３ゲート酸化膜４ポリシリコン膜５タングステンシリサイド膜６ゲート電極７低濃度イオン注入層７ａ低濃度不純物拡散層８スペーサ９酸化シリコン膜１０高濃度イオン注入層１０ａ高濃度不純物拡散層１１開孔１２チタン膜１３低濃度層１４，１４ａチタンシリサイド層１５層間絶縁膜１６開孔１７−１，１７−２配線１８，１８ａボロンイオン注入層１９，１９ａ第２の高濃度不純物拡散層２０第１のボロンイオン注入層２１第２のボロンイオン注入層２２第３の高濃度不純物拡散層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体シリコン基板の表面部の第１導電
型領域に選択的に第１の第２導電型不純物イオンを注入
し、第１の熱処理を行なって不純物拡散層を形成する第
１工程と、前記不純物拡散層に高融点金属膜を被着する
工程と、第２の熱処理を行なって高融点金属シリサイド
層を形成し前記高融点金属膜のうちシリサイド化されな
いで残っている部分を除去する第２工程と、前記第２工
程の前または後に第２の第２導電型不純物イオンを前記
不純物拡散層に注入する第３工程と、第３の熱処理を行
なう工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
【請求項２】高融点金属がチタン，コバルト，ニッケ
ル，タングステン，モリブデン，タンタルまたは白金の
少なくともいずれか一つである請求項１記載の半導体集
積回路装置の製造方法。